Szczegółowe problemy sprawnego i ekologicznego spalania paliwa w przedpaleniskach pieców

• Autorzy: Szkarowski A.

Warianty tytułu

EN

Detailed problems of the effective and ecologically clean combustion of fuel in the pre-grates of the furnaces

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Nie ulega wątpliwości, że wysoki efekt ekonomiczny, jak również ekologiczny przy zużyciu paliwa w piecach przemysłowych uzyskać można poprzez udoskonalenie samego procesu spalania paliw. Przy tym wydatki na realizację technicznych przedsięwzięć okazują się znacznie mniejsze w porównaniu z utylizacją ciepła bądź oczyszczaniem spalin już po skończeniu procesu technologicznego. Jednym z najbardziej rozpowszechnionych procesów wymiany ciepła i masy w przemyśle jest osuszanie i podgrzanie różnych materiałów w bębnowych piecach rotacyjnych. Takie piece wykorzystywane są w energetyce, hutnictwie, przy produkowaniu materiałów budowlanych, w przemyśle chemicznym, spożywczym i w wielu innych branżach. Spalanie paliwa w takich urządzeniach odbywa się nie bezpośrednio w piecach, a w wolnostojących paleniskach (tzw. przedpaleniskach). Potrzeba stosowania przedpalenisk uwarunkowana jest przede wszystkim ruchomą konstrukcją samego pieca obracającego się w sposób ciągły. Poza tym wynika to z niedopuszczalności bezpośredniego oddziaływania wysokotemperaturowego płomienia na materiał obrabiany, jak również z ewentualnego pogarszania wskaźników spalania paliwa przy takim kontakcie. Mimo całej rozmaitości konstrukcji przedpalenisk można je podzielić na trzy podstawowe klasy [1] różniące się radykalnie swymi charakterystykami technicznymi (tab. 1). Za najbardziej niedoskonałe należy uznać przestarzałe konstrukcje komorowe. Mimo wielce umiarkowanej objętościowej gęstości strumienia ciepła w przestrzeni paleniska (gv) takie konstrukcje charakteryzują się wysoką materiałochłonnością (materiały ognioodporne i izolacyjne, metal itp.) i z tego powodu są drogie. Bardziej doskonałe są paleniska cylindryczne i o konstrukcji specjalnej (jak na przykład cyklonowe). Zastosowanie palników krótkopłomieniowych i wymuszone zwiększenie burzliwości w objętości paleniska pozwala osiągać wartości gv>15 MBt/M3, a racjonalne wykorzystanie schładzających strumieni powietrza zapewnia większą lekkość konstrukcji obmurza aż do konstrukcji nieobmurowanych. Przedpaleniska pieców są osobnym rodzajem urządzeń techniki cieplnej, ponieważ nie następuje w nich użyteczne odprowadzenie ciepła. Powoduje to krótki czas użytkowania przedpalenisk i wysoką emisję tlenków azotu. Metoda spalania paliwa z wysokim nadmiarem powietrza jest efektywnym sposobem podwyższenia sprawności i ekologicznych wskaźników zużycia paliwa w urządzeniach tego typu, pozwala również na zmniejszenie rozmiarów przedpalenisk i odpowiednio nakładów inwestycyjnych, radykalnie zwiększa czas ich użytkowana.

EN

One of the most common industrial thermal processes is drying or heating diverse materials in the rotary drum furnaces. The combustion of fuel in such furnaces is accomplished by using pre-grates (extension). The high-temperature combustion of fuel in devices without useful heat withdrawal under the conditions of the high vibration loadings results in transitoriness of the grate brick lining. For the same there is high emission of nitrogen oxides and heightened heat losses. This paper presents the results of studies of the simple and technologically effective solution, which solves this problem. Such solution is a decrease of the overall temperature level of burning process due to supply of a maximum possible quantity of air both for the fuel combustion and for the dilution of combustion products directly into the burners. The use of burners with the extended regulation possibilities makes possible to prepare the drying agent with the temperature of 500 1100°C directly in the furnace. This simultaneously allows: to increase the effectiveness of the use of the fuel as a result of the heat losses reduction; to decrease the size and the material consumption of furnaces and to simplify its construction; to ensure the permissible temperature working level of brick lining and its longevity. A change in the characteristics of burning process with the high air excess is shown in Fig. 1. Fig. 2 and Fig. 3 demonstrate the appropriate increase of efficiency in grates and the period of its service. Combustion of fuel with the high air excess is the simple and efficient method of the suppression of nitrogen oxides (NOx) formation by the "thermal" mechanism. The supply of entire air through the burner ensures reduction of NOx emission up to 35 50%. The results of studies on NOx emission are generalized in Fig. 4 and Fig. 5. In the chamber grates the radiation heat exchange comes nearer to a model of blackbody. In the compact grates radiant heat emission substantially influences the temperature of flame. To consider this factor the author proposed the concept of the pre-grate openness degree (formula 1-3). Author proposed also mathematical model allowing to describe the most important temperature characteristics of burning process (formula 4-9) in the external grates.

Słowa kluczowe

PL

bębnowe piece rotacyjne; spalanie paliwa; emisja tlenków azotu

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2003
• Tom: Tom 5
• Strony: 67--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szkarowski A.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• 1. Szkarowski A.L.: Podwyższenie efektywności ochrony atmosfery przy spalaniu paliwa gazowego i ciekłego. Autoreferat rozprawy habilitacyjnej. Sankt-Petersburg, 1997.
• 2. Wolikow A.N., Szkarowski A.L.: Metody zdławienia emisji tlenków azotu przy spalaniu gazu i mazutu w kotłach o małej i średniej mocy. Moskwa. Wyd. IRC Gazprom, 1993.
• 3. Szkarowski A.: Technologia redukcji emisji NOx metodą dozowanego skierowanego balastowania płomienia. Rocznik Ochrona Środowiska. Tom 3. – Koszalin, Polska, s. 51-73, 2001.
• 4. Szkarowski A.: Interrelation of a global and local level of analysis in environment protection for countries under development. ISWA 2002. Appropriate Environmental and Solid Waste Managements and Technologies for Developing Countries. Proceeding of the ISWA World Environment Congress & Exhibition. Istanbul –Turkey, p. 115-120, 2002.
• 5. Szkarowski A.: Ocena współczesnych tendencji zanieczyszczenia środowiska naturalnego. Rocznik Ochrona Środowiska. Tom 1. – Koszalin, Polska, s. 137-142, 1999.
• 6. Gurwicz A.M., Błoch A.G.: O temperaturze przestrzeni paleniskowej. Energomaszynistrojenije, Moskwa, 1956, Nr 7, s. 11-15